球形有序介孔炭的合成及其电化学应用

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1、摘要球形有序介孑L炭材料的合成及其电化学应用摘要有序介孔炭作为一类新型的多孔材料，不但具有高的比表面积、孔径均一，还具有很好的水热稳定性，良好的导电性、疏水性和较高的机械强度等特点，在吸附分离、催化剂载体及能量存储／转换等方面具有广阔的应用前景，引起人们的广泛关注。本论文探索了制备球形有序介孔炭材料的新方法。以三嵌段共聚物(F127，EOl06P070EOl06)为模板剂，正丁醇为助模板剂，在酸性条件下通过一步法合成出三嵌段共聚物／正丁醇／硅复合物，然后利用直接炭化除硅的方法制得了具有三维立方结构(Im3m)的球形有序介孔炭材料。采用XRD、HRTEM、SEM、TG．DSC、N2吸／脱附

2、等手段对制得的材料进行深入表征。考察了正硅酸乙酯添加量、模板剂的类型和搅拌条件对有序结构和形貌的影响，并分析了搅拌条件影响产物形貌的机理，指出当正硅酸乙酯添加量较少时搅拌的作用重大，搅拌有利于有序介孔和规则球形的形成；当正硅酸乙酯添加量较大时，静置状态有利于规则球形的形成。结果表明：所得球形有序介孔炭孔径集中在3．55nm。BET表面积为1273m2／g，孔体积为1．13cm3／g。采用恒流充放电、循环伏安两种测试方法在氢氧化钾电解液中研究了球形有序介孔炭电极的双电层电容器性能。此材料显示出理想的双电层电容行为。在高电流密度下，比容量达到145F／g。球形有序中孔炭电容器在大电流条件下工

3、作，性能依然保持稳定。I关键词：有序介孔炭，球形，硬模板法，双电层电容器AbstractSYNTHESIS0FSPHEIUCALoRDEREDMESoPoROUSCARBONANDITSELECTRoCHEMICALPERFoRMANCEABSTRACTAsaclassofnovelporousmaterials，orderedmesoporouscarbon(OMC)possessesmoreremarkableproperties，suchasanarrowporedistribution，higllspecificsurfacearea,chemicalinertness，andg

4、oodhydrothermalandmechanicalstability．Ithasbeenattractingconsiderableattentionbecauseofpotentialapplicationsingasseparation，catalystsupports，andenergyInthisthesis，novelsyntheticstrategiesofsphericalOMCweredeveloped．SphericalOMCwithcubicIm3msymmetryhassuc．cessfullybeensynthesizedbydirectcarbonizat

5、ionofsilica／triblockcopolymer／butanolcompositeandremovalofsilicatempleteprocessusingF127(EOl06P070E0106)andbutanolasbothstructure-directingagentandcarbonprecursorinacidmediaofaqueoussolution．ThematerialsobtainedweredeeplycharacterizedbyX—raydiffraction(X,RD)，High—resolvingtransmissionelectronmicr

6、oscopy(HRTEM)，scanningeletrommicroscopy(SEM)，therrnogravimet-ricanalysis(TGA)，nitrogenadsorption／desorption，etc．TheinfluencesofTEOSaddtion，templeteagentandstirringonorderedstructureandmorphologyofmaterialandmechanismofstirringinfluenceonmorphology北京化工大学硕士研究生论文wereinvestigated．Itispointedoutthatst

7、iringisgoodfortheformationoforderedmesoporousstructuresandsphericalmorphologywhenTEOSadditonWaSlittle，whilewhenTEOSadditonincreasetoexcessivecontent，quiescentconditioncailbenefittheformationofsphericalmorphologyofOMC．T